[論文レビュー] Reply to Comment on "New limits on intrinsic charm in the nucleon from global analysis of parton distributions"

Pedro Jimenez-Delgado, T. J. Hobbs+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 23, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、陽子内の内在的グルーオンの存在を示す明確な証拠がないことを主張するグローバルQCD解析を擁護している。その結果、4σ信頼水準において、グルーオンが運ぶ運動量分率は最大で0.5%に制限される。著者たちは、彼らのフィッティング手法が誤りであるという主張を反駆し、パラメータ数に関係なく標準的なχ²許容基準（Δχ² = 1）が有効であることを再確認している。また、EMCのグルーオン構造関数データを含めるとフィットが悪化し、大きな内在的グルーオン寄与は排除されることが示された。

ABSTRACT

We reply to the Comment of Brodsky and Gardner on our paper "New limits on intrinsic charm in the nucleon from global analysis of parton distributions" [Phys. Rev. Lett. 114, 082002 (2015)]. We address a number of incorrect claims made about our fitting methodology, and elaborate how global QCD analysis of all available high-energy data provides no evidence for a large intrinsic charm component of the nucleon.

研究の動機と目的

• 陽子内の内在的グルーオンに関するグローバルPDF解析の手法と結論について、BrodskyとGardnerによる批判に応えること。
• パラメータ数に関係なく、Δχ² = 1を用いたパrameter誤差推定が正しいこと、標準的であることを再確認すること。
• 特に高xおよび低Q²における包含的ディープインエラスチック散乱データが、軽いクォーク分布を制約し、間接的に内在的グルーオン寄与を制限することを示すこと。
• EMCによるF₂ᶜ(c)の測定値が、他のグローバルデータと整合せず、摂動的QCDの期待と一致しないこと。
• 高次の項補正および標的に質量補正が適切に取り扱われており、アイソスピン依存性を明示的に考慮していること。また、この解析では内在的 strange および bottom クォークが無視されていないこと。

提案手法

• 著者たちは、すべての利用可能な高エネルギー散乱データ、特に高xおよび低Q²の固定標的における実験データを用いて、パートン分布関数のグローバルフィットを実施し、内在的グルーオンを制約した。
• PDGおよび数値解析の標準に従い、68.3%信頼水準のパrameter誤差を決定するため、標準的なχ²最小化法とΔχ² = 1を用いた。
• 統計的および系統的誤差（相関・非相関誤差を含む）を完全に取り扱い、Chromopolisフィッティングフレームワークを用いた。
• 現象論的高次項補正および標的に質量補正（TMCs）を、アイソスピン依存性を明示的に考慮しながらフィットに統合した。
• SLAC、NMC、HERAのオリジナルの断面積データを用い、点対点の誤差相関を保持した。
• EMCのF₂ᶜデータは別個のフィットに含め、整合性をテストした。その結果、他のデータと強い緊張が生じ、χ²/N_dat > 4となった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BrodskyとGardnerが主張するように、O(30)パラメータを持つグローバルPDFフィットにおいて、Δχ² = 1を用いたパrameter誤差推定は妥当か？
• RQ2 EMCによるグルーオン構造関数F₂ᶜは、摂動的QCDの期待と矛盾しない形でグローバルQCD解析に一貫して組み込めるか？
• RQ3 高xおよび低Q²のデータが、軽いクォーク分布を通じて間接的に内在的グルーオン寄与をどの程度制限するか？
• RQ4 標的に質量補正および高次項効果は、内在的グルーオンの決定にどのような影響を及ぼし、解析で適切にモデル化されているか？
• RQ5 与えられた信頼水準において、内在的グルーオンクォークが運ぶ運動量分率⟨x⟩_ICの定量的限界は何か？

主な発見

• すべての利用可能な高エネルギーデータのグローバル解析に基づき、内在的グルーオンクォークが運ぶ運動量分率は、4σ信頼水準で最大0.5%に制限される。
• Δχ² = 1によるパrameter誤差推定は正しいものであり、標準的である。BrodskyとGardnerの主張（より大きな許容値が必要）は根拠がない。
• EMCのF₂ᶜデータは他のグローバルデータと整合せず、χ²/N_dat > 4であり、Q²依存性が摂動的QCDと一致しない。
• 核補正およびしきい値効果を考慮しても、データは大きな内在的グルーオン寄与を支持せず、部分的しきい値を用いた場合でも5σで0.1%未満の制限が続く。
• アイソスピン依存性のある高次項補正および標的に質量効果が適切に取り扱われており、x → 1に近づくと標準的なデータカットにより問題にならない。
• MSTW、ABM、HERAPDFを含む、現代のQCDグローバルフィットすべてが、EMCのF₂ᶜデータを含めない。これは、他の測定値との強い緊張があるためである。